Лабораторна робота Дослідження біполярних транзисторів Мета роботи: Вивчення принципу роботи біполярного транзистора. Експериментальне визначення його характеристик та параметрів. 1. Основні теоретичні положення Біполярні транзистори - це напівпровідникові прилади з двома взаємодіючими pn-переходами, утвореними в кристалі напівпровідника, та трьома виводами. Назва приладу “біполярний” обумовлена тим, що робота транзистора базується на використанні носіїв зарядів обох знаків (електронів та дірок). Структура біполярного транзистора складається з трьох областей електронної та діркової провідності, які чергуються. Залежно від послідовності розташування цих областей розрізняють біполярні транзистори типу npn та типу pnp (рис. 2.1). EMBED Word.Picture.8
 Рис. 2.1. Структури біполярних транзисторів: а - типу pnp; б – типу npn Одна з крайніх областей транзистора називається емітером, середня область - базою, а друга крайня область - колектром; pn-перехід з боку емітера називають емітерним переходом, а з боку колектора - колекторним. Емітер, база та колектор відрізняються типом електропровідності, концентрацією носіїв зарядів та розмірами. В емітері концентрація носіїв зарядів є найбільшою, в базі - найменшою. Емітерний перехід має значно меншу площу поперечного перерізу, ніж колекторний. Ширина базової області складає одиниці мікрометрів. Режими роботи транзистора. Емітерний та колекторний переходи транзистора в залежності від прикладених до них напруг можна зміщувати як в прямому, так і в зворотному напрямах. Залежно від напрямів вмикання pn-переходів розрізняють такі режими роботи транзистора: 1) нормальний активний режим - емітерний перехід зміщений прямо, а колекторний у зворотному напрямі; 2) режим відтину - оба переходи транзистора зміщені у зворотних напрямах; 3) режим насичення - оба переходи транзистора зміщені у прямих напрямах; 4) інверсний активний режим - колекторний перехід зміщений прямо, а емітерний - у зворотному напрямі. Основним режимом роботи біполярного транзистора є нормальний активний режим. В цьому режимі транзистор успішно виконує функції керованого активного елемента, тобто може здійснювати підсилення, генерування та перетворення електричних сигналів. На рис.2.2 подані схемні позначення біполярних транзисторів та вказані полярності зовнішних напруг, які забезпечують нормальний активний режим роботи транзисторів, а також показані додатні напрями струмів через їх зовнішні виводи. Зауважимо, що в нормальному активному режимі абсолютне значення напруги UКЕ має бути більшим від значення напруги UБЕ. EMBED Word.Picture.8
 Рис. 2.2. Схемні позначення біполярних транзисторів ( а - типу pnp; б - типу npn) та полярності їх зовнішних напруг Принцип роботи. Із структури транзисторів (рис. 2.1) видно, що по суті вони представляють собою два напівпровідникові діоди, які мають спільну область (базу), через яку взаємодіють. В нормальному активному режимі залежність струму від напруги на емітерному переході подібна до залежності струму від напруги звичайного діода, зміщеного прямо, а залежність струму від напруги на колекторному переході аналогічна залежності струму від напруги зворотно зміщеного діода. Однак наявність спільної базової області спричинює те, що через неї емітерний та колекторний переходи взаємно впливають на роботу один одного. Розглянемо це на прикладі транзистора типу npn, схема вмикання якого подана на рис. 2.3. EMBED Word.Picture.8
 Рис. 2.3. До пояснення принципу роботи біполярного транзистора (типу npn) При нульовій напрузі на емітерному переході (UБЕ=0) через колекторний перехід, який зміщений у зворотному напрямі, протікає лише тепловий струм IКБО. При прикладенні до емітерного переходу прямої напруги, його потенціальний бар’єр понизиться і через нього потече струм IE внаслідок інжекції електронів з емі...